存儲芯片行業(yè)深度報告：NOR FLASH專題研究與投資邏輯 | 附完整報告下載
報告出品方/作者：方正證券，陳杭
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NOR Flash投資邏輯框架
NOR Flash的供需展望：供需失衡，漲價持續(xù)
NOR Flash作為硬件層，支撐著汽車電子、5G、工業(yè)領域等方面應用軟件層的啟動，它的價值不可 取代，特別在一些高可靠性應用場景如汽車電子的存儲芯片需要滿足AEC-Q100車規(guī)認證，5G基站需要滿足至少工業(yè)級甚至車規(guī)級的標準，目前只有NOR的可靠性是符合的，NOR在這些領域中已 經(jīng)成為了剛需。
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在需求端，無線耳機、汽車電子、AMOLED、5G等領域快速增長，推升NOR芯片需求大幅拉升。
在供給端，中芯國際產能滿載，策略上偏向邏輯芯片，旺宏和華邦電產能持續(xù)緊張。我們認為，綜合來看，將導致NOR出現(xiàn)5%的供給短缺。結合供需分析和市場整體供應方的庫存時間由過去的4周降至1周，預計NOR的報價將在未來2個季度上漲5%左右。
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NOR Flash：利基存儲器煥發(fā)新春
NOR Flash的整體行業(yè)地位：利基市場定位
NOR和NAND均屬于Flash。但因NOR偏重于性能和可靠性，而不具備成本優(yōu)勢等差異，導致NAND成為主 流的大容量數(shù)據(jù)存儲器，NOR主要應用于系統(tǒng)啟動代碼和特定只讀信息系的存儲，屬于利基型存儲市場。 近年來，國際存儲大廠美光和賽普拉斯在NOR領域持續(xù)減產，導致了中國臺灣的華邦電和旺宏成為了NOR市 場的龍頭，中國大陸的兆易創(chuàng)新緊隨其后，排名第三。三者合計，市場份額近70%。
NOR Flash需求的必然性及其行業(yè)應用
NOR的非易失性、超高讀取速度、可片上執(zhí)行、寫入速度慢、和價格昂貴等獨特的特性決定了它不適合做大容量存儲。自從NAND發(fā)明以來，NOR市場空間不斷受到擠壓，冗余需求被不斷擠出。當前系統(tǒng)的代碼存儲和預設信 息存儲媒介成為對NOR的剛需，NOR的存在也成為了一種必然。
作為初始代碼的載體，NOR被廣泛應用于各個智能化領域。主板BIOS、數(shù)字機頂盒、家庭網(wǎng)關、路由器、loT、汽車電子、穿戴式設備、安防監(jiān)控、人工智能等領域的代碼存儲媒介中都有NOR。其中，智能穿戴、AMOLED屏、 手機攝像、loT設備、汽車電子、5G基站、增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實具備較大增長空間。
從產品設計、制造工藝、封測及應用來看，相比消費類電子，5G基站、汽車電子和工業(yè)電子更加考驗NOR Flash 的產品可靠性和綜合實力。其中，5G基站和汽車電子的NOR都需要至少穩(wěn)定運行在（-40°C-105°C）的環(huán)境。
NOR Flash的供給側分析：大廠持續(xù)減產，供給持續(xù)緊張
全球大廠持續(xù)減產或退出NOR市場，兩岸NOR新增產能十分有限，以及新冠疫情對行業(yè)的沖擊，將導致 2021年NOR有5%的供給缺口。受到整體庫存大幅下降，在5G、汽車電子等需求的強烈推動下，NOR的價格在未來2個季度將上漲5%左右。
三星在2010年完全退出NOR市場，將所有存儲產能集中于市場空間更大的NAND和DRAM存儲器。美光在2016年取消了8英寸生產線，將全部8英寸和部份12英寸產能轉移給NAND。賽普拉斯在2017年出售在美國Bloomington的NOR晶圓廠，同時NOR的協(xié)議價格到期，賽普拉斯重新 提高產品價格。旺宏和華邦實際均減產5%-10%。華邦未達成2017年預定的在2019年達產3萬片/月產能計劃。
中國大陸在2020年受新冠病毒影響，春節(jié)后生產人員返崗受限，長江存儲和中芯國際節(jié)后開工推遲。同 時，中芯國際受實體清單限制，加上近期晶圓代工廠產能吃緊，供給受限。
NOR 需求測分析：七大需求剖析
目前，主流TWS芯片都配置有內置或外接的NOR，用以存儲耳機系統(tǒng)代碼。內置NOR，即嵌入式Flash， 是將NOR與其他模塊一同集成在同一顆SoC上；外置NOR作為單獨的存儲芯片，存在于IC電路中，與邏 輯模塊不在同顆SoC上。
智能手表和智能手環(huán)的性能和功能的差異決定了NOR的配置不同。 通常情況下，高端智能手表的主控芯片功能強于智能手環(huán)。手表SoC的面積也較大，足夠支持NOR內置， 如蘋果手表的S6芯片。智能手環(huán)則因為主控芯片性能較弱，而且SoC面積較小，不足以支持NOR內置， 常采用外置NOR。
AR/VR作為下一代移動終端計算平臺，對計算要求相當高，相當于一臺獨立的PC機。性能較高的AR/VR設備通常會配置一顆64-128Mb的NOR。AR/VR啟動系統(tǒng)的相關代碼需要存放 在NOR里。
AMOLED面板生產一致性問題，導致AMOLED面板需要后期外部校準，記錄這些問題像素的行列位置和亮度差異值，經(jīng)過后期計算得出需要補償?shù)碾妷?電流值，并將這些信息寫入面板模組中外置的NOR。模組IC會根據(jù)NOR中的補償信息，實現(xiàn)一致性的顯示效果。外置光學補償是最常用的Demura。NOR的需求隨顯示屏分辨率的上升而同步增長。FHD分辨率的AMOLED屏幕通常配置8Mb的NOR，2K 分辨率的AMOLED通常配置16Mb的NOR。
loT設備不需要復雜的計算功能，核心是連接速度。通常，小容量的NOR在loT中被廣泛地用于存 儲啟動和運行系統(tǒng)的操作代碼。智能音箱在音樂播放基礎功能之外具有基于語音識別的多重功能，通常能夠作為智能家居和物聯(lián)網(wǎng) 入口，并能提供在第三方集成的OEM語音服務。NOR的快速讀取有助于減小延遲并加快智能音箱 的啟動。Amzon Echo Show的16Mb NOR主要用于存儲引導程序和操作系統(tǒng)內核文件。無線路由器作為連接2個或多個網(wǎng)絡的硬件設備，在loT中居于核心地位。普聯(lián)路由器N300 Nano 的8 MB NOR主要用于存儲引導程序，開啟運行代碼。
汽車不同于手機，熄火駐車后立即關閉主控電子系統(tǒng)，而每次發(fā)動則需要快速啟動ADAS系統(tǒng)界面。車載 系統(tǒng)的快速啟動對代碼的快速讀取有要求，而NOR在此方面具備天然優(yōu)勢。車載應用對NOR的溫度區(qū)間要求至少達到“-40℃-105℃”，滿足諸如AEC-Q100車規(guī)認證。車用級 NOR在可靠性要求方面必須達到0dppm，遠高于消費類應用的100-200dppm。單臺車也可以配置多個獨立的ADAS系統(tǒng)，組成更復雜和可靠的自動駕駛系統(tǒng)。單個ADAS系統(tǒng)需相應配置一顆或多顆NOR以實現(xiàn)更復雜的功能，平均NOR容量在32-128Mb之間，高 端ADAS系統(tǒng)可配置1Gb容量的NOR。
5G基站系統(tǒng)受FPGA/SoC調用，F(xiàn)PGA和SoC在每次系統(tǒng)啟動時需要進行配置。不同于NAND和 SD卡，NOR可以在5G設備的初始響應和啟動時提供更高可靠性和更低延時的啟動配置支撐。同時 工業(yè)級或車規(guī)級的NOR可以運行在（-40°C-105°C）的惡劣環(huán)境，并能在市場上存活10年或更長 時間，滿足5G基站對產品必須具備“高容量+高性能+高可靠”特性。目前，5G設備中運用的MirrorBit技術與浮柵技術相比支持更大的密度縮放。更高的密度可實現(xiàn)5G 無線基礎設施所需的單芯片1Gb和更高密度的NOR產品。每座5G基站中需搭配至少5顆1Gb容量 以上的NOR存儲器。
目前智能手機主流攝像頭主要在對焦速度和暗光拍攝成像質量上具有一定缺陷。未來消費電子攝像頭升級 有3大趨勢。1）多攝協(xié)同；2）相位對焦或全像素對焦技術提升；3）像素提升。攝像頭數(shù)量和拍攝質量的升級對企業(yè)的圖像集成處理能力和精密算法要求提出了更高的要求。NOR作為 專用圖像內存將在未來成為標配，成為NOR在消費電子領域的一大增量需求。
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NOR Flash：市場空間及競爭格局剖析
NOR Flash行業(yè)：存儲行業(yè)的利基市場
根據(jù)2020年4月SIA發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，從銷售額來看，2019年全球半導體最大的領域是存儲器和邏輯芯 片，每個類別的銷售額在2019年均達到1064億美元，占比均為26%;其次是模擬和微處理器，分別占 據(jù)全球半導體行業(yè)銷售額的13%和11%。存儲器中主流的通用型存儲器NAND Flash和DRAM市場規(guī) 模合計占到存儲器市場的98%份額。NOR Flash等其他產品類別占到存儲器市場的2%左右，這幾種存儲器統(tǒng)稱為利基型存儲器。
目前，中國半導體在主流通用型存儲器DRAM和NAND Flash的市場全球市占率比較低。近幾年國內 開始涌現(xiàn)一批在NOR Flash利基存儲器領域深耕的優(yōu)秀企業(yè)，包括兆易創(chuàng)新，東芯半導體，以及具備 NOR制造能力的中芯國際，武漢新芯等企業(yè)。目前深耕于NOR的中國企業(yè)預計將成為國產存儲器發(fā)展 的中堅力量。
NOR Flash全球市場競爭格局：美系產能持續(xù)退出
從2010年開始，NOR Flash市場經(jīng)歷了數(shù)次洗牌，2017年，Cypress和美光均宣布退出低端NOR Flash市 場，之后便形成了持續(xù)至今的五強競爭格局，然而這種格局在今年已經(jīng)開始快速變化。2019Q2，兆易創(chuàng) 新市場份額首度超越美光成為全球第四大NOR Flash供應商，2019Q3又接著超越Cypress成為全球第三， 并在2020年Q1維持全球第三的市占率。
美系產能持續(xù)退出的原因有三：其一是車用電子和工業(yè)市場的NOR Flash需求比較一般，美光和Cypress的NOR Flash產品主要應用于這 兩個市場，而消費電子市場需求提升明顯；其二是旺宏、華邦電和兆易也在不斷向車載、工控等市場滲透，美系廠商在市場競爭壓力下已有徹底退出 NOR Flash市場的想法，產能規(guī)模有不增反降的趨勢；其三為維持產品高毛利、開拓更廣闊的的市場，三星電子、美光科技等全球閃存芯片巨頭已將產品重點轉 入市場容量更大的NAND Flash芯片領域。
NOR Flash行業(yè)龍頭的三大核心競爭力
NOR Flash作為利基市場的核心產品，行業(yè)壁壘相較DRAM等較低，國內廠商也相對更容易 進入并占據(jù)市場份額。目前，我們認為行業(yè)內龍頭的核心競爭力主要有以下三點，也是國產 NOR Flash廠商未來要努力的方向。
專注利基型市場，進行市場聚焦，獲得細分行業(yè)局部優(yōu)勢。
具有完整全面的上下游生態(tài)體系，建立了全球經(jīng)銷網(wǎng)絡。
培養(yǎng)穩(wěn)定的客戶資源，實現(xiàn)量產下的規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢。
目前NOR Flash全球市場，雖然已形成兆易創(chuàng)新、旺宏（中國臺灣）和華邦電子（中國臺灣）三足鼎立的格局，但是旺宏、美光、賽普拉斯的大容量NOR Flash的制程已經(jīng)來到45nm左右，而兆易創(chuàng)新量產55納米的NOR Flash雖已量產，但目前主要制程仍集中在65nm。
其中，NOR Flash全球市場巨頭，中國臺灣廠商華邦電子，則一直采用的是利基市場聚焦戰(zhàn)略，始終聚焦于NOR Flash。目前，華邦的NOR Flash已經(jīng)具備通用的SPI界面，容量覆蓋從512Kb到512Mb，具有小容量分割的可擦除區(qū)塊與業(yè)界最高的操作效能。未來華邦將繼續(xù)推進NOR Flash的先進制程，提高存儲密度，不斷挖掘利基市場潛力，鞏固其全球領導地位。
目前，行業(yè)主流NOR Flash產品的工藝節(jié)點是65nm，其中Cypress和美光技術節(jié)點較為領先，到了45nm，旺宏目前最先進的制程是48nm，華邦為58nm，國內兆易創(chuàng)新有少量55nm工藝節(jié)點的產品。
目前，多家國內廠商推出50nm NOR Flash新品，武漢新芯宣布50nm XM25QWxxC系列產品全線量產，東芯半導體48nm NOR Flash產品已經(jīng)開始給客戶送樣測試，預計下半年開始量產。恒爍半導體50nm 128Mb NOR Flash芯片客戶驗證已經(jīng)通過，2020年第四季度也會在很多應用市場大量出貨。n NOR Flash市場中的核心競爭優(yōu)勢也體現(xiàn)在了廠商能否在量產下實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟上，這決定了廠商能否降低單位NOR Flash產品的生產成本、研發(fā)成本以及建廠及生產設備等的固定成本。
從目前的全球市場格局發(fā)展趨勢來看，國際存儲器龍頭紛紛退出NOR Flash和SLC NAND中低端市場，留下的市場缺口競爭中，兆易創(chuàng)新憑借Fabless模式，快速的搶占市場。而旺宏、華邦電子均采用業(yè)務覆蓋集成電路的設計、制造、封裝和測試所有環(huán)節(jié)的IDM模式，受制于IDM模式，擴產量較小。這也說明，國產廠商的市場的參與空間依然很大，能夠通過滿足市場需求實現(xiàn)產品量產降低總成本而獲得這一優(yōu)勢。
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